XXL: Na lovu kup galaxií

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře 48/2015

Pozorování provedená dalekohledy ESO poskytla rozhodující třetí rozměr při pátrání po temných složkách vesmíru

Kupy galaxií jsou mohutná seskupení jednotlivých galaxií. Rovněž obsahují značné množství horkého plynu, jehož teplota je tak vysoká, že vyzařuje dokonce na vlnových délkách rentgenového záření. Tyto rozsáhlé útvary jsou velmi důležité při zkoumání vesmíru, astronomové se totiž domnívají, že jejich strukturu ovlivňují dvě nepolapitelné kosmické ingredience – temná hmota a temná energie (dark matter, dark energy). Zkoumáním vlastností galaktických kup v různých fázích vývoje vesmíru by mělo být možné zjistit řadu informací o této 'temné straně' vesmíru, které stále rozumíme jen chabě.     

Mezinárodní tým více složený z více než sta astronomů a astrofyziků zahájil pátrání po těchto kosmických strukturách v roce 2011. Jelikož rentgenové záření, které pomáhá kupy galaxií odhalit, absorbuje atmosféra Země, je potřeba k tomuto úkolu využít kosmické rentgenové observatoře. Vědci proto spojili síly evropské družice XMM-Newton – získali dosud nejdelší čas, jaký byl na tomto přístroji přidělen jednomu týmu – a pozemních dalekohledů celého světa včetně přístrojů ESO. Výsledkem je rozsáhlá a stále rostoucí databáze pokrývající značnou část elektromagnetického spektra [1], která je souhrnně označována jako přehlídka XXL.    

„Hlavním úkolem přehlídky XXL je získat informace o dobře definovaném vzorku asi pěti set kup galaxií nacházejících se ve vzdálenosti odpovídající až polovině současného stáří vesmíru,“ vysvětluje Marguerite Pierre (CEA,  Saclay, Francie), vedoucí programu XXL.

Pomocí družice XMM-Newton se vědci pokusili najít množství dosud neznámých kup galaxií. Pro toto pátrání vybrali dvojicí oblastí na obloze, obě s rozlohou stokrát převyšující plochu Měsíce v úplňku. Členové týmu XXL nedávno v sérii článků zveřejnili první výsledky založené na analýze stovky nejjasnějších nalezených galaktických kup [2].   

K pečlivé analýze záření přicházejícího z jednotlivých galaxií tvořících tyto kupy byly mimo jiné použity dalekohledy ESO: NTT (New Technology Telescope) s přístrojem EFOSC2 a VLT (Very Large Telescope) s přístrojem FORS. Tato pozorování byla velmi významná, umožnila vědcům změřit vzdálenosti jednotlivých kup a poskytla tak trojrozměrný pohled na vesmír, který je nezbytný k přesným analýzám rozložení temné hmoty a pátrání po vlivu temné energie [3].

Přehlídka XXL jistě přinese celou řadu neočekávaných vzrušujících výsledků, a i když v současnosti je k dispozici asi jen pětina předpokládaného množství dat, několik důležitých objevů již nabídla.  

Jeden z již publikovaných článků popisuje objev pěti nových superkup – což jsou v podstatě kupy kup galaxií – čímž se rozšířila skupina známých útvarů podobného typu, jako je například naše místní superkupa Laniakea (Laniakea Supercluster). 

Další práce se zaměřila na následná pozorování jedné z objevených kup galaxií (označovaná kódem XLSSC-116), která se nachází přes 6 miliard světelných let daleko [4]. V této kupě byl pomocí přístroje MUSE a dalekohledu VLT zaznamenán neobvykle jasný difúzní objekt. 

„Vůbec poprvé můžeme detailně zkoumat rozptýlené světlo ve vzdálené kupě galaxií, což dokumentuje mimořádné schopnosti přístroje MUSE pří výzkumu těchto útvarů,“ vysvětluje spoluautor článku Christoph Adami (Laboratoire d'Astrophysique, Marseille, Francie).

Členové týmu rovněž použili získaná data k potvrzení domněnky, že galaktické kupy v minulosti jsou zmenšenými verzemi kup současných – což je velmi důležitý objev pro teoretické pochopení vývoje kup během evoluce vesmíru. 

I pouhé sčítání galaktických kup v datech přehlídky XXL potvrdilo neobvyklý nedávno publikovaný výsledek – vzdálených kup galaxií je méně, než se očekávalo podle předpovědí vypočtených na základě kosmologických parametrů změřených pomocí satelitu Planck (ESA). Důvod tohoto rozporu je neznámý, členové týmu však doufají, že na kloub této kosmologické záhadě přijdou s pomocí kompletního vzorku kup, který bude k dispozici v roce 2017.

Tato čtveřice významných výsledků však představuje jen malou ochutnávku toho, co může přinést takto rozsáhlá přehlídka těch nejmohutnějších gravitačně vázaných útvarů ve vesmíru.

Poznámky

[1] V rámci přehlídky XXL vědci zkombinovali archivní data a nová pozorování kup galaxií v rozsahu vlnových délek od 0,1 nm (XMM-Newton) až po 1 m (Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).

[2] Kupy galaxií, jejichž pozorování bylo oznámeno v těchto 13 článcích, mají rudé posuvy z = 0,05 až z=1,05, což odpovídá stáří vesmíru 13 až 5,7 miliardy let.

[3] Ke zkoumání kup galaxií je potřeba znát jejich vzdálenosti. Ačkoliv přibližnou vzdálenost - fotometrický rudý posuv – lze stanovit analýzou jasnosti objektu v různých pásmech (rozsazích vlnových délek, barvách), přesnější určení rudého posuvu pomocí spektroskopie je v tomto případě nezbytné. Data pro změření spektroskopického rudého posuvu kup byla mimo jiné získána z archivních pozorování provedených v rámci přehlídek VIPES (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), VVDS (VIMOS-VLT Deep Survey) a GAMA.  

[4] Bylo zjištěno, že tato kupa galaxií má rudý posuv z = 0,543.

Další informace

Popis přehlídky a několik prvních vědeckých výsledků byly prezentovány v sérii článků, které byly publikovány 15. prosince 2015 v časopise Astronomy & Astrophysics.

Celý seznam členů týmu přehlídky XXL.

Přehlídka XXL je mezinárodní projekt, jehož hlavní částí je rozsáhlý program pozorování s použitím rentgenového kosmického teleskopu XMM-Newton (XMM Very Large Programme). Cílem je podrobné prozkoumání extragalaktického vesmíru ve dvojici oblastí oblohy s plochou 25 čtverečních stupňů, do hloubky odpovídající intenzitě rentgenového signálu bodových zdrojů ~5 × 10^–15 erg cm^—2 s^—1 v pásmu 0,5-2  keV. Webové stránky projektu naleznete na adrese irfu.cea.fr/xxl. Vícepásmová a spektroskopická následná pozorování nalezených rentgenových zdrojů jsou získávána pomocí řady přehlídkových programů (xxlmultiwave.pbworks.com). 

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• přehlídka XXL
• vědecké články v časopise Astronomy & Astrophysics

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Marguerite Pierre; CEA; Saclay, France; Email: marguerite.pierre@cea.fr

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1548